全球定位系统的产生、发展及前景

admin 发表于 2015-4-30 07:38:00

什么是GPS？
GPS的英文全称是：Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System简称GPS，有时也被称作NAVSTAR GPS。
其意为“导航星测时与测距全球定位系统”，或简称全球定位系统。

GPS概述①

[*]建立国家

[*]美国

[*]目的

[*]在全球范围内，提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务

[*]开始筹建时间

[*]1973年

[*]完全建成时间

[*]1995年

GPS概述②

[*]系统构成

[*]空间部分、地面控制部分、用户部分

[*]服务方式

[*]通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务

[*]定位原理

[*]距离交会

[*]测距原理

[*]被动式电磁波测距

[*]特点

[*]全球覆盖、全天候、不间断、精度高

常规（地面）定位方法
近、现代的常规定位方法

[*]采用的仪器设备

[*]尺：铟钢尺
[*]光学仪器：经纬仪，水准仪
[*]电磁波或激光仪器：测距仪
[*]综合多种技术的仪器：全站仪

[*]观测值

[*]角度或方向观测
[*]距离观测
[*]天文观测方法

常规定位方法的局限性

[*]需要事先布设大量的地面控制点/地面站
[*]无法同时精确确定点的三维坐标
[*]观测受气候、环境条件限制
[*]观测点之间需要保证通视

[*]需要修建觇标/架设高大的天线
[*]边长受到限制
[*]观测难度大
[*]效率低：无用的中间过渡点

[*]受系统误差影响大，如地球旁折光
[*]难以确定地心坐标
子午卫星系统及其局限性



系统简介

[*]NNSS – Navy Navigation Satellite System（海军导航卫星系统），由于其卫星轨道为极地轨道，故也称为Transit（子午卫星系统）
[*]采用利用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统
[*]美国研制、建立
[*]1964年1月建成
[*]1967年7月解密供民用
子午卫星系统及其局限性



系统组成

[*]空间部分

[*]卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz  30 = 149.988MHz；4.9996MHz  80 = 399.968MHz；星历）
[*]卫星星座 – 由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km

[*]地面控制部分

[*]包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台

[*]用户部分

[*]多普勒接收机

子午卫星系统及其局限性



[*]应用领域

[*]海上船舶的定位
[*]大地测量

[*]精度

[*]单点定位：15次合格卫星通过（两次通过之间的时间间隔为0.8h ~ 1.6h），精度约为10m
[*]联测定位：各站共同观测17次合格卫星通过，精度约为0.5m

子午卫星系统及其局限性
系统缺陷

[*]卫星少，观测时间和间隔时间长，无法提供实时导航定位服务
[*]导航定位精度低
[*]卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应的影响
[*]卫星轨道低，难以进行精密定轨

GPS的发展简史——方案论证阶段

[*]1973年12月，美国国防部批准研制GPS。
[*]1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。
[*]从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。

GPS的发展简史——全面研制和试验阶段
从1979年到1987年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。

GPS的发展简史——实用组网阶段

[*]1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。
[*]1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。
[*]1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
[*]1995年7月17日，GPS达到FOC – 完全运行能力（Full Operational Capability）。

李小路 发表于 2020-10-2 07:19:13

谢谢分享！:D

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